Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 85-92.

The global power system faces challenges in frequency regulation due to the growing
integration of variable-speed wind turbines (WTs) with power electronics for maximum power
point tracking. WTs lack inherent inertia support, making grids with high renewable penetration
more sensitive to disturbances. Current frequency regulation methods use stored rotor energy or
additional power reserves face limitations, including slow response, secondary frequency drops,
and increased system costs.
This thesis models the inertia of WTs, showing its dependency on Phase-Locked Loop
bandwidth. Besides, it proposes a closed loop that examines the effect of PLL tuning upon the
inertia controller. The step-wise inertia controller, combined with optimized PLL design, effect is
studied on the frequency response and grid stability. Simulations are done to examine the effect
of tuned controllers on the frequency response of DFIG and PMSG WT systems. Experimental
validations confirm the role of PLL tuning on the frequency response of PMSG WT system.

يواجه نظام الطاقة العالمي تحديات في تنظيم التردد بسبب الاستخدام المتزايد لتوربينات الرياح متغيرة السرعة (WTs) مع إلكترونيات الطاقة لتتبع نقاط الطاقة القصوى. تفتقر WTs إلى دعم القصور الذاتي، مما يجعل الشبكات أكثر حساسية للاضطرابات. تقوم هذه الأطروحة بنمذجة القصور الذاتي ل WTs ، و تثبت انه يعتمد على عرض النطاق الترددي لحلقة الزاوية المغلقة. إلى جانب ذلك ، فإنها تقترح حلقة مغلقة تفحص تأثير ضبط PLL على التحكم بالقصور الذاتي. تتم دراسة التحكم بالقصور الذاتي، إلى جانب تحسين تصميم PLL ، على استجابة التردد واستقرار الشبكة. يتم إجراء عمليات المحاكاة لفحص تأثير وحدات التحكم المضبوطة على استجابة التردد لأنظمة DFIG و PMSG. تؤكد التجارب العملية علي نظام PMSG فعالية تقليل نطاق PLL علي تحسين تردد الشبكة.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.